DE60020760T2 - Polishing device containing an adjustment control for a puller - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Halbleiterwaferoberfläche, insbesondere eines Halbleiterwafers mit einem Bauelementmuster darauf ausgebildet, durch Eingriff der Halbleiterwaferoberfläche mit einem Poliertuch, um eine Planarisierung der Waferoberfläche zu bewirken. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Aufbereitungsvorrichtung bzw. ein Abrichtwerkzeug zum Aufbereiten bzw. Abrichten eines Poliertuchs, das auf einem Drehtisch einer solchen Poliervorrichtung befestigt ist.The The present invention relates to a polishing apparatus for Polishing a semiconductor wafer surface, in particular a semiconductor wafer formed thereon with a component pattern by engaging the Semiconductor wafer surface with a polishing cloth to effect planarization of the wafer surface. In particular, the present invention relates to a treatment device or a dressing tool for the preparation or dressing of a polishing cloth, mounted on a turntable of such a polishing apparatus is.
Mit dem raschen Fortschritt in der Technologie zur Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauelemente sind die Schaltungsverdrahtungsmuster immer kleiner geworden, wodurch sich auch die Abstände zwischen den Verdrahtungsmustern verringert haben. Während sich die Verdrahtungsabstände auf weniger als 0,5 Mikron verringern, wird die Tiefenschärfe bei der Schaltungsmusterausbildung in der Photolithographie und Ähnlichem flacher. Daher müssen Oberflächen von Halbleiterwafern, auf denen Schaltungsmusterabbilder durch einen Stepper ausgebildet werden sollen, durch eine Poliervorrichtung poliert werden, um einen exzeptionell hohen Grad an Oberflächenflachheit oder Planarität zu besitzen. Als ein Verfahren für eine solche Planarisierung wurde zum Beispiel ein chemisch-mechanisches Polier-(CMP)-Verfahren verwendet, bei dem eine mechanische Politur durchgeführt wird, während eine Polierlösung mit einer vorbestimmten chemischen Zusammensetzung geliefert wird.With the rapid progress in technology for the production of highly integrated Semiconductor devices are the circuit wiring patterns always become smaller, which also reduces the distances between the wiring patterns have decreased. While the wiring distances on Less than 0.5 microns reduce depth of field circuit pattern formation in photolithography and the like flatter. Therefore, must surfaces of semiconductor wafers on which circuit pattern images by a Stepper to be formed by a polishing device be polished to an exceptionally high degree of surface flatness or planarity to own. As a method for such a planarization became, for example, a chemical-mechanical one Polishing (CMP) process using a mechanical polishing carried out is while a polishing solution is supplied with a predetermined chemical composition.
Bei einer herkömmlichen Poliervorrichtung zum Polieren einer Halbleiterwaferoberfläche, insbesondere eines Halbleiterwafers mit einem Bauelementemuster darauf ausgebildet, um eine Planarisierung davon zu bewirken, wird ein nicht gewebter Stoff bzw. ein Material als ein Poliertuch verwendet, das an der Oberseite eines Drehtischs befestigt ist.at a conventional one Polishing device for polishing a semiconductor wafer surface, in particular a semiconductor wafer having a device pattern formed thereon, to achieve a planarization of it, a non-woven becomes Material used as a polishing cloth, which at the Top of a turntable is attached.
Jedoch hat sich der Grad der Integration von ICs und LSIs in den letzten Jahren erhöht. Demgemäß ist es erforderlich, dass eine polierte Oberfläche auf einen noch höheren Grad planarisiert wird. Um eine solche Anforderung zu erfüllen, wurde ein relativ starres Poliertuch, zum Beispiel ein Poliertuch aus Urethanschaum verwendet.however has the degree of integration of ICs and LSIs in the last few years Increased years ago. Accordingly, it is Required a polished surface to an even higher degree is planarized. To fulfill such a requirement has been a relatively rigid polishing cloth, for example a polishing cloth made of urethane foam used.
Die Politur wird durchgeführt durch Drehen eines Drehtischs der ein Poliertuch daran befestigt besitzt, wobei das Poliertuch in Kontakt mit einem Halbleiterwafer während der Drehung des Drehtischs gehalten wird. Während des Poliervorgangs neigen jedoch abreibende Partikel (Körner) und Substanzen, die von der Waferoberfläche während des Polierens entfernt werden, dazu, an dem Poliertuch anzuhaften, was eine Verschlechterung der Qualität des Poliertuchs zur Folge hat und einen gleichzeitigen nachteiligen Effekt auf den Poliervorgang. Demgemäß wird, wenn eine Politur von Halbleiterwafern wiederholt unter Verwendung desselben Poliertuchs durchgeführt wird, die Qualität der Politur nachteilig beeinträchtigt, und es gibt eine Gefahr, dass eine Waferoberfläche nicht gleichmäßig poliert wird. Um dieses Problem zu verhindern, wird eine Konditionierung, die als „Aufbereiten" bzw. „Abrichten" bekannt ist, durchgeführt, um die Oberfläche des Poliertuchs vor, nach oder während des Polierens eines Halbleiterwafers zu normalisieren. Beim Aufbereiten eines starren Poliertuchs, das aus einem Urethanschaum oder Ähnlichem hergestellt ist, wird im Allgemeinen ein Aufbereitungswerkzeug, das ein Material mit hoher Härte, wie beispielsweise Diamant aufweist, verwendet. Das Poliertuch ist somit einem Schleifvorgang ausgesetzt, jedes Mal wenn es aufbereitet wird. Ein Poliertuch aus Urethanschaum, zum Beispiel IC1000 (hergestellt durch Rodel Nitta Company) ist so aufgebaut, dass es Toleranzen von einem Mikrometer oder weniger aufweist, jedes Mal wenn es aufbereitet wird.The Polish is done by turning a turntable which has a polishing cloth attached to it, wherein the polishing cloth is in contact with a semiconductor wafer during Rotation of the turntable is held. However, during the polishing process abrasive particles (grains) and substances that are removed from the wafer surface during polishing become attached to the polishing cloth, causing deterioration the quality of the polishing cloth results in a simultaneous disadvantageous Effect on the polishing process. Accordingly, when a polish of Semiconductor wafers repeated using the same polishing cloth carried out will, the quality the polish is adversely affected, and there is a danger that a wafer surface does not polish uniformly becomes. To prevent this problem, a conditioning, the known as "conditioning" or "dressing", performed to the surface of the polishing cloth before, after or during of polishing a semiconductor wafer. When processing a rigid polishing cloth made of a urethane foam or the like is generally a processing tool, a material with high hardness, such as diamond has used. The polishing cloth is thus exposed to a grinding process, every time it is processed becomes. A polishing cloth made of urethane foam, for example IC1000 (manufactured by Rodel Nitta Company) is constructed so that there are tolerances of one micron or less each time it recycles becomes.
Es ist absolut notwendig, dass ein Poliertuch eine flache Polieroberfläche besitzt, um in der Lage zu sein, einen Gegenstand gleichmäßig auf einen hohen Grad an Planarität zu polieren. Variationen hinsichtlich der Ausrichtung oder Lage eines Aufbereitungswerkzeugs, was eine Ungleichförmigkeit des Drucks während der Aufbereitung zur Folge hat, resultiert in einen Poliertuch, das nicht den nötigen Grad an Flachheit besitzt und das somit nicht in der Lage ist, einen Wafer auf einen erforderlichen Grad an Planarität zu polieren.It it is absolutely necessary that a polishing cloth has a flat polishing surface, in order to be able to apply an object evenly to a high degree planarity to polish. Variations in orientation or location a dressing tool, which causes nonuniformity of pressure during the Treatment results in a polishing cloth, the not the necessary degree has flatness and thus is not able to one Polish wafers to a required degree of planarity.
Bei dem oben beschriebenen Aufbereitungswerkzeug hat eine Verringerung der Druckmenge, die an ein Poliertuch während der Aufbereitung angelegt wird, eine Verringerung der Schleifwirkung, der das Poliertuch ausgesetzt ist, zur Folge. Dies überträgt sich in einen Anstieg der Lebenszeit des Poliertuchs.at The processing tool described above has a reduction the amount of pressure applied to a polishing cloth during processing is a reduction in the abrasive action that exposed the polishing cloth is the result. This translates in an increase in the life of the polishing cloth.
Jedoch besitzt eine solche Verringerung der Druckmenge, die durch ein Aufbereitungswerkzeug an ein Poliertuch während der Aufbereitung angelegt wird, einen negativen Einfluss auf die Stabilität des Aufbereitungswerkzeugs, wodurch die Aufbereitung eine unebene oder wellige Oberfläche auf dem Poliertuch erzeugen kann.however has such a reduction in the amount of pressure generated by a treatment tool a polishing cloth during the treatment is applied, a negative impact on the stability of the dressing tool, making the processing an uneven or wavy surface can produce on the polishing cloth.
Bezüglich einer Poliervorrichtung wird auf die JP 10-058308 hingewiesen, die eine Poliervorrichtung offenbart, die mit einer Lagesteuerung zum Steuern einer Lage eines Toprings zum Halten und Drücken eines zu polierenden Werkstücks gegen das Poliertuch versehen ist. Die Ausrichtung des Toprings wird mittels einer elektromagnetischen Kraft gesteuert.With respect to a polishing apparatus, reference is made to JP 10-058308, which discloses a polishing apparatus provided with a position controller for controlling a position of a top ring for holding and pressing a workpiece to be polished against the polishing cloth. The alignment of the top ring is ge by means of an electromagnetic force controls.
Ferner
offenbart die
In Anbetracht des oben Gesagten, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines Poliertuchs auf einem Drehtisch vorzusehen, bei der eine Steuerung der Lage oder Ausrichtung eines Aufbereitungswerkzeugs davon bewirkt wird durch Verwendung elektromagnetischer Kräfte, wodurch die Polieroberfläche eines Drehtischs auf einen erforderlichen hohen Grad an Flachheit poliert werden kann.In In view of the above, it is an object of the present invention to provide a device for processing a polishing cloth on a turntable, in controlling the position or orientation of a dressing tool of which is effected by the use of electromagnetic forces, thereby the polishing surface a turntable to a required high degree of flatness can be polished.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Poliervorrichtung vorzusehen, die mit einer solchen Aufbereitungsvorrichtung versehen ist.It Another object of the present invention is a polishing apparatus provide that provided with such a treatment device is.
Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten einer Polieroberfläche eines Drehtisches vor, die in Gleitkontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt. Die Aufbereitungsvorrichtung umfasst einen Aufbereitungskörper, der in Kontakt mit der Polieroberfläche kommt, um eine Aufbereitung zu bewirken. Eine andere Vorrichtung drückt den Aufbereitungskörper gegen die Polieroberfläche auf dem Drehtisch. Eine Lagesteuerung steuert die Lage oder Ausrichtung des Aufbereitungskörpers durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft.Around To achieve the objectives described above, sees the present Invention, a processing device for processing a polishing surface of a Turntable before, in sliding contact with an object to be polished comes. The treatment device comprises a treatment body, the comes in contact with the polishing surface, to effect a treatment. Another device pushes the dresser body against the polishing surface on the turntable. A position control controls the position or orientation of the processing body by using an electromagnetic force.
Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung eine Poliervorrichtung, welche einen Drehtisch mit einer Polieroberfläche besitzt, die in Kontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt, und eine Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten der Polieroberfläche vor. Die Aufbereitungsvorrichtung umfasst einen Aufbereitungskörper zum Aufbereiten der Polieroberfläche indem er in Kontakt mit der Polieroberfläche kommt. Eine Andrückvorrichtung drückt den Aufbereitungskörper gegen die Polieroberfläche des Drehtischs. Eine Lagesteuerung steuert die Lage oder Orientierung bzw. Ausrichtung des Aufbereitungskörpers durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft.Additionally sees The present invention relates to a polishing apparatus comprising a turntable with a polishing surface that comes into contact with an object to be polished, and a conditioner for preparing the polishing surface. The treatment device comprises a treatment body for Processing the polishing surface by coming into contact with the polishing surface. A pressing device presses the preparation body against the polishing surface of the turntable. A position control controls the position or orientation or alignment of the preparation body by using a electromagnetic force.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lage oder Ausrichtung eines Aufbereitungswerkzeugs gesteuert durch Verwendung einer elektromagnetischen Kraft, um dadurch zu erlauben, dass die Aufbereitung durchgeführt wird, während eine optimale Verteilung des Oberflächendrucks auf die Polieroberfläche durch das Aufbereitungswerkzeug angelegt wird. Demgemäß ist es möglich, eine Polieroberfläche mit einem hohen Grad an Flachheit zu erhalten.According to the present Invention will be the location or orientation of a dressing tool controlled by using an electromagnetic force to thereby to allow the conditioning to be carried out while providing optimal distribution of surface pressure on the polishing surface created by the editing tool. Accordingly, it is possible, a polishing surface with a high degree of flatness.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung der be vorzugten Ausführungsbeispiele davon in Verbindung mit den Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigt:The Above and other objects, features and advantages of the present invention Invention will become more apparent from the following description Be preferred embodiments of which in connection with the drawings; in the drawings shows:
Ausführungsbeispiele
der Aufbereitungsvorrichtung und der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die
Wie
in den
Wie
in
Wie
in
Das
Universalgelenk
Der
Rotationsübertragungsmechanismus
Als
nächstes
wird die Lagesteuerung
Wie
in den
Wie
in
Die
Fehlersignale eα und
eβ werden
einer Kippsteuer- und Dämpfungsverarbeitung
in einem PID+lokalem Phasenverschiebungsverarbeitungsabschnitt
Der
Treiberabschnitt
Die
Wie
es bekannt ist, wird bei einem Poliervorgang ein Halbleiterwafer,
der durch einen Waferträger
getragen wird, gegen das Poliertuch
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
besitzt das Aufbereitungswerkzeug
Während des
oben beschriebenen Aufbereitungsvorgangs wird die Lage des Aufbereitungskörpers
Alternativ
wird Aufbereitungskörper
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
würde eine
Kraft zum Drücken
des Aufbereitungskörpers
Gemäß den
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist die Anordnung einer Aufbereitungseinheit einschließlich eines
Aufbereitungswerkzeugs
Wie
in
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Lagesteuerung
Wie
in
Wie
in
Der
Drehtischsteuerteil besitzt eine Subtraktionseinheit
Die
Fehlersignale eα' und eβ' werden einer Kippsteuerung
und Dämpfungsverarbeitung
ausgesetzt in einem PID+lokalen Phasenverschiebungsverarbeitungsabschnitt
Der
Treiberabschnitt
Gemäß dem in
den
Wie oben bemerkt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Lage des Aufbereitungswerkzeugs gesteuert durch Verwendung von Elektromagnetkräften, um dadurch zu erlauben, dass eine Aufbereitung durchgeführt wird, während eine optimale Verteilung von Oberflächendruck auf die Polieroberfläche durch das Aufbereitungswerkzeug angelegt wird. Demgemäß ist es möglich, eine Polieroberfläche mit einem hohen Grad an Flachheit zu erhalten.As is noted above, according to the present Invention controlled the position of the dressing tool by use of electromagnetic forces, thereby allowing a conditioning to be carried out while an optimum distribution of surface pressure on the polishing surface through the preparation tool is created. Accordingly, it is possible to use a polishing surface to obtain a high degree of flatness.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Druckkraft, mit der die Aufbereitungsoberfläche des Aufbereitungskörpers gegen die Polieroberfläche des Drehtischs gedrückt wird, erhalten durch Übertragen der Andrückkraft des Luftzylinders direkt auf das Aufbereitungswerkzeug. Nur die Steuerung der Verkippung des Aufbereitungswerkzeugs wird durch die Lagesteuerung durch Verwendung von Elektromagnetkräften bewirkt. Daher ist die Lagesteuerung in der Lage, eine kompakte Größe und einen einfachen Aufbau zu besitzen.Further is in accordance with the present Invention a compressive force with which the treatment surface of the dresser body against the polishing surface of the turntable is obtained by transferring the pressing force of the air cylinder directly onto the processing tool. Only the Tilting control of the processing tool is controlled by the Position control effected by use of electromagnetic forces. Therefore, the attitude control is capable of a compact size and a own simple structure.
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